Последовательный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

Изоб{)етс11ие отисеится к преоб;)азовательной те.хиике и .может быть использовано для питания индукционны.х печей, например в вакуу.мных электротермичсеких установка.х. Известны последовательные инЕерто)ы, содержащие пары встречио-параллельпо соедииенны.х вентилей, фильтрующие дроссели, ко.ммутирующие конденеаторы, коммутируюпиге индуктивности и Hai-рузку 1, 2, 3. И.х недостатком является сложность схемы, а также невысокий КЯД.Известеи инвертор, содержащий пары встречио-параллельно :ое.цинепных веитилей, фильтрующие дроссели, ком.мутнрующне конденсаторы, ком утируюи.,ие индуктивности и нагрузку, причем вснтнльиые пары через фильтрующие дроссели подключены к источиику питания, а общими точками пар включена нагрузка 4. Этот ииве)тор также сложен, так как содержит четыре коммути()ующих коптура, и имеет иевысокий КПД. Нанболее близки к п)ел..;ожениому MunepTOjjy ПС) технической сущноег; и доетнгаемому езультату является после.аовательным инвертор 5, соде;-жащин нары встречно-параллельно -гоелиненны.х вентилей, фильтрующие дроссели, коммутирую;дне коилеисаторь, ком.утнрую 1ие идуккдутивности и )зку, причем пентильныс иа|)ы объединены п послеловягельиыс цепочки по две нары в каждой, каждая цепочка через фильтрующ,ие дроссели подключена к полюсам источника питания, а между общими точками вентильныч иар включена нагрузка, при этом . пос.юдовательш с каждой вентильной парой включена ко.ммутпрующая индуктивность, а конденсаторы объединены в последовательные пепочк по два в каждой, подключенные к источнику через фильтрующпе дроссели, и общие точки коидеисаторов соединены с выводами иагрузки. 1- едостатл ом этого 1П1вертора является его сложность, обусловленная больщим колнчеством колпгутнрующих элементов, а также невысоки КП71, что связано с мало 1 г слич1н;ой вы.ходного напряжения и, еледоватольно, повьпиепными потерями в коммуппк:ми ях И 1верторо 1 и наГ1)уз1;ой. Целью нзобретеипя является упрощение . кя ып1еп е КПД устройства. Это достигается тем, что в известном после 10ватслытом инверторе, соде)жащем л.зе посмедовательные цепочки, каждая из KOTOjibLx подключена к в.ходным выводам черс:, соответстпую дне дросселя фильтра и соетсигг из двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, общая точка которых соединена с одним нз выходных выводов, два коммутирующих конденсатора, подключенных к концам последовательных цепочек, связанным с одним из входных выводов, а также два коммутирующих дросселя, носледнпе включены последовательно с коммутирующими конденсаторами, образуя колебательные коигуры, каждый из которых включен между концами двух последовательных цепочек, связаипы гн с )азноименными входными выводами.

Кроме того, каждые два фильтровых дросселя, соединенные с концами одиого колебательного контура, выпо,тнены на одном магнитоироводе.

На фиг. 1 изображена приицнаиальиая электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюп;ие его работу.

Последовательный инвертор (фиг. 1) содержит пары встречно-нараллельио соединенных вентилей 1 и 2, 3 и 4, 5 н 6, 7 и 8, фильтровые дроссели 9-12, коммутирующие кои;1,е1геаторы 13 и 14, коммутирующие дроссели 15, 16 и нагрузку 17, причем вентнльные пары объедине иы в носледовательные цепочки по две пары в каждой (вентили 1 н 2 - 7 н 8, вентили 5 н 6 - 3 и 4), каждая цепочка через фильтрующие дроссели (дроссели 9 и И, 10 н 12) подключена к полюса, источника нитания, а между точками вентильных пар включена нагрузка 17, при этом коммутирующие конденсаторы 13 и 14 объединены с коммутирующими дросселями 15 н 16 в последовательные колебательные контуры (конденсатор 13 - дроссель 15 и конденсатор 14 - дросеель 16), каждый из которых включен между выводами двух вентильных пар, связанными с различными полюсами источника питания, причем другие выводы указанных нар соединены с противоположными выводами нагрузки (один контур включен между парами вентилей 1-2 и 3-4, другой между парами вентилей 5-6 н 7-8). Фильтрующие .ароссели 10 и 11, а также дросели 9 и 12 соответственио могут быть выполнены на общих магнитонроводах.

Схема работает следующим образом.

Вследствие значительной величины индуктивности фильтрующих дросселей ток в них практически постоянен. Положитель ые полуволны тока нагрузки формируются при включенин вентилей 1 и 3, отрицательные - црн включенин вентилей 5 н 7. Обратные вентили 2, 4, 6 и 8 отпираются при возникновении на них прямого напря.кения.

При нодаче очередого имнульса управления на вентили 1 и 3 (начальный момент, на временных диаграммах фиг. 2) конденсатор 14, заряженный до некоторого }iaпряжения от источника ннтаиия, начииает

колебательио перезаряжаться по цепи дроссель 16 - вентиль 1 - нагрузка 17 - вентиль 3. В момент времени tf ток, протекающий через вентили н нагрузку, нереходит через нулевое значение и начинают нроводнть вентили 2 и 4, иос.че выключения которых в момент t заканчивается формироваиие одного полуиериода выхолиого тока. Одновременно или после небольпюй паузы включаются вентнли 5 и 7 и аналогичные процессы протекают в контуре: конденсатор 13 - дроесель 15 - вентили 5, 6 - нагрузка 17 - вентнли 7, о. Во время перезаряда каждого из коиденсагоров одновременно иронеходит дозаряд другого конденсатора до иекотор01о максимального нанряжения от источника HIIтания через дроссели, иоскольку иосле исрезаряда нанряжение на конденсаторе ниже иервоначального вследствие рассеяния энергии в нагрузке и элементах схемы. В Mo.vreHT 4 заканчивается фор.мирование полного иериода тока нагрузки.

Выходное напряжение инвертора симметричио относительио источника питания, и средняя точка нагрузки может быть заземлена, что нозволяет снизить напряжение на концах индуктора относительно «земли при использовании инвертора в

индукционных иечах с вакуумной камерой. Инвертор может питаться непосредственно переменным напряжением и|юмыщленной частоты, в этом случае в различные по.лупериоды сетевого иапряжепия

прямые и обратные вентили меняются функциями. Восстановление управ. яемост;; иря.мых веитилей может быть ускорено введением задержки включеиия обратных вентилей относительно момента иерехода

тока веитильных иар через (моменты /1 и /3 на диаграммах фиг. 2).

По сравнению е известиы.ми данный инвертор обладает в два раза более высоким выходным напряжением, так как каждый из комментирующих конденсаторов заряжается полным наиряясением источника питания, в то время как в схеме известного инвертора нанряжение источника делится между двумя последовательно соедииенными конденсаторами, которые с помощью вентилей нодключаются параллельно нагрузке. Таким образом, ири заданной мощности выходиой ток нредлагаемой схемы в два раза меньше, соответственно

в.чвое меньще потери в линии, соединяюн ей инвертор « нагрузкой.

Формула и 3 о б р е т е н н я

1. Последовательный инвертор, содержащий две последовательные цепочки, каждая из которых подключена к входным выводам через соответствующие д)оссели фильтра и состоит из двух пар встречнопараллельно соединенных вентилей, общая

точка которых соединена с одним из выходных выводов, два коммутирующих конденсатора, подключенных к концам носледовательных ценочек, связанным с одним из входных выводов, а также два коммутируюи1их х росселя, от л и ч а ю ш, и и е я тем, что, с целью упрощения и новышения КПД, коммутирующие дроссели включены последовательно с коммутирующими конденсаторами, образуя колебательные коитуры, каждый из которых включен между концами двух нослсдовательных ценочек, связаннымн с разноименными входными выводами.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тс.г, что каждые два фильтровых дросселя.

соединенных с концами одного колебательного контура, вынолнены на одном магнитопроводе.

Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе

свидетельство СССР

1. Авторское 02 М 5/42, 1969. ЛЬ 312350, кл. Н 2. Авторское

свидетельство СССР 02 М 5/42, 1969. № 355716, кл. Н

3.Авторское

свидетельство СССР 02 М 5/42, 1971. ,№ 425283, кл. Н

4.Авторское

свидетельство СССР 02 М 5/42, 1970. 439888, кл. Н

5.Авторское

свидетельство СССР № 311351, кл. Н 02 М 5/42, 1969.

/рг/г-/

а

/,J г,5,7 б,8 /.J г,

фуе.2